package Sort;

public class Sort {

    /**
     * 插入排序
     * 时间复杂度：O(n^2)
     * 空间复杂度:O(1)，没有申请额外内存空间
     * 稳定性：稳定（一个稳定的排序可以实现为不稳定的排序，但是不稳定的排序无法实现稳定）
     * 优点：越有序越快
     * @param array
     */
    public static void insertSort(int[] array) {
        for(int i=1;i<array.length;i++) {
            int tmp=array[i];
            int j=i-1;
            for(;j>=0;j--) {
                if(array[j]>tmp) {
                    array[j+1]=array[j];
                }else {
                    //array[j+1]=tmp;
                    break;
                }
            }
            //当tmp<arra[0]，j已经遍历到-1时，进不去循环，需要特别处理一下，将tmp赋值给arr[0]
            array[j+1]=tmp;
        }
    }


    public static void shellSort(int[] array) {
        int gap=array.length;
        while(gap>1) {  //根据gap分组
            gap=gap/3+1;
            shell(array,gap);
        }
    }

    /**
     * 希尔排序
     * 不稳定
     * 每组进行插入排序
     * @param array
     * @param gap
     */
    private static void shell(int[] array,int gap) {
        //i++ 交替进行插入排序
        for(int i=gap;i<array.length;i++) {
            int tmp=array[i];
            int j=i-gap;
            for(;j>=0;j-=gap) {
                if(array[j]>tmp) {
                    array[j+gap]=array[j];
                }else {
                    //array[j+1]=tmp;
                    break;
                }
            }
            //当tmp<arra[0]，j已经遍历到-1时，进不去循环，需要特别处理一下，将tmp赋值给arr[0]
            array[j+gap]=tmp;
        }
    }


    private static void swap(int[] array,int i,int j) {
        int tmp=array[i];
        array[i]=array[j];
        array[j]=tmp;
    }

    /**
     * 选择排序
     * 时间复杂度：和数据是否有序无关，均是O(N^2)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 不稳定
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array) {
        for(int i=0;i<array.length;i++) {
            int minIndex=i;
            for(int j=i+1;j<array.length;j++) {
                if(array[j]<array[minIndex]) {
                    minIndex=j;
                }
            }
            swap(array,i,minIndex);
        }
    }


    public static void selectSort2(int[] array) {
        int left=0;
        int right=array.length-1;
        while(left<right) {
            int minIndex=left;
            int maxIndex=left;

            for(int i=left+1;i<=right;i++) {
                if(array[i]<array[minIndex]) {
                    minIndex=i;
                }
                if(array[i]>array[maxIndex]) {
                    maxIndex=i;
                }
            }
            //left,right走完一遍后，最小值下标存放在了minIndex，最大值下标存放在了maxIndex
            swap(array,minIndex,left);//将下标left，minIndex对应值对换，left对应最小值

            if (maxIndex == left) {  // 如果最大值原本在left位置
                maxIndex = minIndex; // 最大值被移动到了minIndex的位置
            }

            swap(array,maxIndex,right);//将下标right，maxIndex对应值对换，right对应最大值
            left++;
            right--;
        }
    }

    private static void createBigHeap(int[] array) {
        for(int parent=(array.length-1-1)/2;parent>=0;parent--) {
            siftDown(parent,array,array.length);
        }
    }
    private static void siftDown(int parent,int[] array,int end) {
        int child=2*parent+1;
        while(child<end) {
            if(child+1<end && array[child]<array[child+1]) {
                child++;
            }
            if(array[child]>array[parent]) {
                swap(array,child,parent);
                parent=child;
                child=2*parent+1;
            }else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 堆排序
     * 时间复杂度：O(N*log2N)
     * 空间复杂度:O(N)
     * 不稳定
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
        createBigHeap(array);

        int end=array.length-1;
        while(end>0) {
            swap(array,0,end);
            siftDown(0,array,end);
            end--;
        }
    }

    /**
     * 时间复杂度：O(N^2)，不管数据有序还是无序，在没有优化的前提下，都是O(N^2)
     *                  在优化后，时间复杂度为O(N)
     * 空间复杂度:O(1)
     * 稳定
     *      目前只有两个稳定排序：插入排序和冒泡排序
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        for(int i=0;i<array.length-1;i++) {
            boolean flg=false;
            for(int j=0;j< array.length-1-i;j++) {
                if(array[j]>array[j+1]) {
                    swap(array,j,j+1);
                    flg=true;
                }
            }
            //优化
            if(!flg) {  //当某次比较结束后，flg仍为false，说明没有进行交换，此时的数组已经有序了，那么直接break
                break;
            }
        }
    }


    /**
     * 快速排序
     * 时间复杂度：最好情况下O(n*log2(n))，最坏情况下：O(n^2),但是提到时还是说O(n*log2(n))
     *    堆排序的时间复杂度与之相同，但是相比之下还是快速排序更快
     * 空间复杂度：
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array) {
        quick(array,0,array.length-1);
    }

    public static void quick(int[] array,int start,int end) {
        if(start>=end) return;

        int index=middleThreeNum(array,start,end);
        swap(array,start,index);

        int pivot=partition(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }

    //返回值是中位数的下标
    private static int middleThreeNum(int[] array,int left,int right) {
        int mid=(left+right)/2;
        if(array[left]<array[right]) {
            if(array[mid]<array[left]) {
                return left;
            }else if(array[mid]>array[right]) {
                return right;
            }else {
                return mid;
            }
        }else {
            if(array[mid]<array[right]) {
                return right;
            }else if(array[mid]>array[left]) {
                return left;
            }else {
                return mid;
            }
        }
    }

    /**
     * 快排找基准的这个方法叫Hoare法，Hoare是快排的发明人
     * @param array
     * @param left
     * @param right
     * @return

    private static int partition(int[] array,int left,int right) {
        int i=left;//将基准值的下标先保存下来，以便后续交换
        int tmp=array[left];
        while(left<right) {
            //array[right]>=tmp，这里能不能不取等号？
            //为什么先走right？先走左边会导致两者相遇的地方是比基准更大的数字，交换完之后，会把大于基准的值交换到前面
            while(left<right && array[right]>=tmp) {
                right--;
            }
            while(left<right && array[left]<=tmp) {
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        //left和right相遇了，将此时的值与基准值交换
        swap(array,left,i);
        return left;//将此时的left返回给pivot，作为下次分区的标志
    }*/

    private static int partition(int[] array,int left,int right) {
        int tmp=array[left];
        while(left<right) {
            while(left<right && array[right]>=tmp) {
                right--;
            }
            array[left]=array[right];
            while(left<right && array[left]<=tmp) {
                left++;
            }
            array[right]=array[left];
        }
        array[left]=tmp;
        return left;
    }

//
}
